CN114709380A - 一种全固态电池负极材料及其制备方法 - Google Patents
一种全固态电池负极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114709380A CN114709380A CN202210249214.7A CN202210249214A CN114709380A CN 114709380 A CN114709380 A CN 114709380A CN 202210249214 A CN202210249214 A CN 202210249214A CN 114709380 A CN114709380 A CN 114709380A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- silicon carbide
- graphite
- solid
- carbide nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 146
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 145
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 131
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 118
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 118
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 114
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010647 Li22Si4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910021418 black silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000011366 tin-based material Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全固态电池负极材料及其制备方法；涉及全固态电池技术领域；解决现有技术中采用碳化硅和石墨复合负极活性材料装配的全固态电池容量和电池寿命较差的问题；所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的4‑8‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为200‑500nm，所述石墨微粉的粒径为24‑30μm；所述负极材料能明显提高电池的放电比容量，以及电池循环次数，从而提高电池综合性能。
Description
技术领域
本发明属于全固态锂电池技术领域，具体涉及全固态电池正极材料技术领域。
背景技术
全固态锂电池，即电池正极、负极以及电解质全部采用固态材料的二次电池。全固态锂电池在构造上比传统锂离子电池要简单，固体电解质除了传导锂离子，也充当了隔膜的角色。全固态锂电池的工作原理与液态电解质锂离子电池的原理是相通的，充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌，通过固体电解质向负极迁移，电子通过外电路向负极迁移，两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。放电过程与充电过程恰好相反，此时电子通过外电路驱动电子器件。
全固态锂电池的正极一般采用复合电极，除了电极活性物质外还包括固态电解质和导电剂，在电极中起到传输离子和电子的作用，例如应用较为普遍的LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4等氧化物。
而全固态锂电池的负极通常采用碳族材料，例如碳基、硅基和锡基材料。碳基以石墨类材料为典型代表，石墨具有适合于锂离子嵌入和脱出的层状结构，具有良好的电压平台，充放电效率在90％以上，然而理论容量较低。石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料出现在市场上，可以使电池容量扩大到之前的2-3倍。新型硅负极因具有较大理论容量而受到国内外学者广泛关注，其最大嵌锂化合物的结构式为Li22Si4(Si+4.4e-+4.4Li+→Li22Si4)，该状态下硅嵌锂容量高达4200mAh/g，是商业化负极石墨容量10倍。碳化硅电池负极材料是比碳负极材料、硅负极材料循环使用次数更多更稳定的负极材料，但依然存在体积膨胀引起的失效问题。
专利申请文件CN 113991105 A公开了一种碳化硅用于电池负极的制备方法，包括如下步骤：(1)选取黑色碳化硅结晶块作为原料；(2)采用粉碎装置将碳化硅结晶块研磨粉碎至0-5mm的碳化硅颗粒；(3)对碳化硅颗粒进行除铁、除碳、碱洗、烘干以及再次的研磨粉碎工序，获得尺寸在16-30μm粒径的碳化硅微粉；(4)在碳化硅微粉中添加一定量的铝粉和石墨粉，碳化硅微粉、铝粉和石墨粉的重量比按照10：1：1的比例并混合搅拌均匀；(5)将步骤(4)中的混合物料置入球磨罐中进行球磨处理并制得复合材料：(6)在复合材料内加入导电剂、粘接剂、增稠剂以及分散介质，搅拌均匀后制得浆料并涂抹至铜箔上即制得电池负极。
但以上现有技术中的碳化硅和石墨混合负极材料的电容量还不够，而且由于主要成分是碳化硅，因此容易产生体积膨胀而失效，因此，还有进一步改进的空间。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种全固态电池负极材料的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的4-8‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为200-500nm，所述石墨微粉的粒径为24-30μm。
采用以上技术方案，在石墨中添加碳化硅，有助于增加负极材料的整体活性，从而提升电池容量。本发明认为碳化硅颗粒和石墨颗粒的粒径会对负极材料的各项性能指标产生较大影响，并不是颗粒越小越好。具体的，石墨采用24-30μm的微米级石墨粉，而碳化硅则采用200-500nm的纳米粉，小颗粒的碳化硅纳米粉能够填充在大颗粒的石墨微粉的空隙中，有助于增加电极片的压实密度，提高电池的体积能量密度，提高电池容量。由于碳化硅纳米粉比表面积较大,裸漏原子多,有助于嵌入锂离子，因此能够提升电池容量。硅基负极可能失效，这很大程度上是由于在硅嵌锂和脱锂的过程中巨大的体积膨胀造成Si颗粒产生裂纹和破裂造成的。为了降低硅负极的体积膨胀，人们开发了SiOx材料，相比于纯Si材料，其体积膨胀明显降低，仍然存在硅负极失效的问题，因此，本发明中碳化硅纳米粉的含量远远小于石墨微粉，并分散在石墨微粉颗粒之间，石墨微粉起到了限制碳化硅颗粒体积膨胀的作用。综上所述，本发明中，碳化硅纳米粉和石墨微粉相互作用，形成的复合负极材料，能大大提高电池容量，且抑制了失效问题，增加了电池寿命。
当碳化硅纳米粉粒径高于500nm时，颗粒太大，不利于分散在石墨颗粒之间，不利于发挥抑制碳化硅颗粒体积膨胀的作用；当碳化硅纳米粉粒径低于200nm时，对活性的提高作用并不明显。因此，所述碳化硅纳米粉的粒径为200-500nm，优选的，所述碳化硅纳米粉的粒径为300-400nm，更优选的，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm。
当碳化硅纳米粉的含量高于8‰，无法完全分散在石墨微粉颗粒之间，导致石墨微粉限制碳化硅颗粒体积膨胀的作用减弱；当碳化硅纳米粉含量低于4‰，则复合负极材料的活性降低，不利于提高电池容量。因此，因此，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的4-8‰，优选的，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨含量的5-7‰，更优选的，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨含量的6‰。
本发明发现，当石墨微粉和碳化硅纳米粉复合时，石墨微粉的粒径在24-30μm范围内使得复合负极材料的活性先升高后降低，因此，优选的，所述石墨微粉的粒径为26-28μm，更优选的，所述石墨微粉的粒径为27μm。
另外，本发明还提供一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用碳化硅和石墨的复合材料作为电池负极材料，提高了电池容量，电池容量保持率至少在87以上；
(2)本发明中碳化硅纳米粉和石墨微粉粒径配置合理，小颗粒的碳化硅纳米粉能够填充在大颗粒的石墨微粉的空隙中，有助于增加电极片的压实密度，提高电池的体积能量密度，提高电池容量；
(3)本发明中碳化硅纳米粉比表面积较大,裸漏原子多,有助于嵌入锂离子，因此能够提升电池容量；
(4)本发明中碳化硅纳米粉的含量远远小于石墨微粉，并分散在石墨微粉颗粒之间，石墨微粉起到了限制碳化硅颗粒体积膨胀的作用。
具体实施方式
以下示出实施例以及比较例更详细地说明本发明。本发明不限于以下的实施例。
实施例1
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
实施例2
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为450nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
实施例3
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的7‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
实施例4
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的5‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
实施例5
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为30μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
实施例6
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为24μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
对比例1
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为600nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
对比例2
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的10‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
对比例3
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的2‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为27μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
对比例4
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为35μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
对比例5
一种全固态电池负极材料。所述负极材料由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的6‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm，所述石墨微粉的粒径为21μm。
一种全固态电池负极材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
性能测试
将实施例1-6和对比例1-5的负极活性材料混合导电剂、粘接剂、增稠剂以及分散介质，搅拌均匀后制得浆料并涂覆至铜箔上即制得电池负极，然后组装成全固态电池。测试电池的首次放电比容量，循环1000次后电池容量保持率。
表1.实施例1-6的全固态电池负极材料的电池性能测试结果
表2.对比例1-5的全固态电池负极材料的首次放电比容量
从表1可以看出，实施例1-6的全固态电池首次放电比容量均高于200mAh/g，电池性能优异。具体的，实施例2中碳化硅纳米粉的粒径为450nm，略高于实施例1的350nm，电池1000次循环后的容量保持率略低于实施例1。而实施例3中碳化硅纳米粉的含量为石墨微粉含量的7‰，略高于实施例1的6‰，电池1000次循环后的容量保持率略低于实施例1。实施例4中碳化硅纳米粉的含量为石墨微粉含量的5‰，略低于实施例1的6‰，复合负极材料的活性降低，使得电池首次放电比容量低于实施例1。实施例5中石墨微粉的粒径(30nm)略大于实施例1，实施例6中石墨微粉的粒径(24nm)略小于于实施例1(27nm)，均使得电池首次放电比容量低于实施例1。
从表2可以看出，对比例1中碳化硅纳米粉的粒径为600nm，高于本发明限定的范围，使得电池1000次循环后的容量保持率大大降低。对比例2中碳化硅纳米粉的含量为石墨微粉含量的10‰，高于本申请限定的范围，电池1000次循环后的容量保持率也大大降低。对比例3中碳化硅纳米粉的含量为石墨微粉含量的2‰，低于本申请限定的范围，复合负极活性材料的活性降低，使得电池首次放电比容量降低。对比例4中石墨微粉的粒径(35nm)大于本发明限定的范围，对比例5中石墨微粉的粒径(21nm)小于本发明限定的范围，均使得电池首次放电比容量大大降低。
Claims (8)
1.一种全固态电池负极材料，其特征在于，由重量百分比计的以下组分组成：碳化硅纳米粉和石墨微粉，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨微粉含量的4-8‰，所述碳化硅纳米粉的粒径为200-500nm，所述石墨微粉的粒径为24-30μm。
2.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述碳化硅纳米粉的粒径为300-400nm。
3.根据权利要求2所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述碳化硅纳米粉的粒径为350nm。
4.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨含量的5-7‰。
5.根据权利要求4所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述碳化硅纳米粉的含量为所述石墨含量的6‰。
6.根据权利要求1所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述石墨微粉的粒径为26-28μm。
7.根据权利要求6所述的一种全固态电池负极材料，其特征在于，所述石墨微粉的粒径为27μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种全固态电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳化硅球磨成碳化硅纳米份，将石墨球磨成石墨微粉，将所述碳化硅纳米粉和所述石墨微粉按规定比例混合均匀，得到所述负极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210249214.7A CN114709380B (zh) | 2022-03-14 | 2022-03-14 | 一种全固态电池负极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210249214.7A CN114709380B (zh) | 2022-03-14 | 2022-03-14 | 一种全固态电池负极材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114709380A true CN114709380A (zh) | 2022-07-05 |
| CN114709380B CN114709380B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=82168814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210249214.7A Active CN114709380B (zh) | 2022-03-14 | 2022-03-14 | 一种全固态电池负极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114709380B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101339987A (zh) * | 2008-07-21 | 2009-01-07 | 长沙市海容电子材料有限公司 | 一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| US20150118567A1 (en) * | 2012-08-28 | 2015-04-30 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Silicon carbon composite cathode material and preparation method thereof, and lithium-ion battery |
| CN105552308A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-04 | 深圳市国创新能源研究院 | 锂离子电池负极、锂离子电池和其应用 |
| CN107204431A (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池负极活性材料及其制备方法、包含该负极活性材料的负极和电池 |
| CN107634208A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-26 | 赣州市瑞富特科技有限公司 | 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法 |
| CN107925124A (zh) * | 2015-07-20 | 2018-04-17 | 原子能与替代能源委员会 | 硅碳复合颗粒材料 |
| CN109301215A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-01 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高容量硅碳负极活性材料及其制备方法及其应用 |
| WO2020107672A1 (zh) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种硅基复合负极材料及其制备方法、锂离子电池负极 |
| CN111326723A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-06-23 | 宁夏博尔特科技有限公司 | 锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| CN113130856A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 江西格林德能源有限公司 | 一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-03-14 CN CN202210249214.7A patent/CN114709380B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101339987A (zh) * | 2008-07-21 | 2009-01-07 | 长沙市海容电子材料有限公司 | 一种锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 |
| US20150118567A1 (en) * | 2012-08-28 | 2015-04-30 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Silicon carbon composite cathode material and preparation method thereof, and lithium-ion battery |
| CN107925124A (zh) * | 2015-07-20 | 2018-04-17 | 原子能与替代能源委员会 | 硅碳复合颗粒材料 |
| CN105552308A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-05-04 | 深圳市国创新能源研究院 | 锂离子电池负极、锂离子电池和其应用 |
| CN107204431A (zh) * | 2016-03-16 | 2017-09-26 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池负极活性材料及其制备方法、包含该负极活性材料的负极和电池 |
| CN107634208A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-26 | 赣州市瑞富特科技有限公司 | 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法 |
| CN109301215A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-01 | 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 | 一种高容量硅碳负极活性材料及其制备方法及其应用 |
| WO2020107672A1 (zh) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种硅基复合负极材料及其制备方法、锂离子电池负极 |
| CN113130856A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 江西格林德能源有限公司 | 一种聚合物锂离子电池硅碳石墨负极浆料及其制备方法 |
| CN111326723A (zh) * | 2020-02-26 | 2020-06-23 | 宁夏博尔特科技有限公司 | 锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114709380B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2940760B1 (en) | Negative electrode active material for secondary battery, conductive composition for secondary battery, negative electrode material comprising same, negative electrode structure and secondary battery comprising same, and method for manufacturing same | |
| CN110993884B (zh) | 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池 | |
| CN113471554A (zh) | 一种复合正极补锂添加剂及其制备方法和应用 | |
| CN110061190A (zh) | 液态金属基自愈合锂电负极及制备方法和锂离子电池 | |
| WO2016202167A1 (zh) | 一种锂离子电池钛酸锂负极浆料及其制备方法 | |
| CN104681785A (zh) | 锂离子电池负极涂覆材料及其制备方法 | |
| WO2016201982A1 (zh) | 一种锂离子电池石墨负极浆料及其制备方法 | |
| CN112072113B (zh) | 电极增稠剂及使用了其的负极浆料 | |
| CN112234179A (zh) | 一种高容量硅基负极材料的制备方法 | |
| CN116072994A (zh) | 一种钠离子电池负极材料、负极极片的制备方法和钠离子电池 | |
| CN113675365A (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
| CN110190258B (zh) | 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN114050263B (zh) | 负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN115249799A (zh) | 钠离子电池松香基氮掺杂包覆硬碳负极材料及其制备方法 | |
| CN111162254A (zh) | 硅碳复合负极材料的制备方法 | |
| CN114447299A (zh) | 一种缓解全固态锂离子电池充电时负极析锂的方法 | |
| CN106374083B (zh) | 硅基负电极及其制备方法和锂离子电池 | |
| Liu et al. | Advanced Sn/C composite anodes for lithium ion batteries | |
| CN109817984B (zh) | 高功率石墨负极浆料制备方法 | |
| CN114709380B (zh) | 一种全固态电池负极材料及其制备方法 | |
| CN114156471B (zh) | 一种石墨负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN114927675A (zh) | 一种复合金属包覆碳化硅基负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN114203978A (zh) | 一种高容量石墨负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN112290006A (zh) | 一种简单高效的硅碳负极材料制备方法 | |
| CN111916690A (zh) | 一种锂离子电池硅碳负极制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A solid-state battery negative electrode material and its preparation method Granted publication date: 20240220 Pledgee: Bank of China Zhengzhou Huayuan Branch Pledgor: Zhengzhou yingnuo BeiSen Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980043422 |